• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.449-453
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• 2007

1974년 한강홍수예경보시스템을 구축한 이후로, 저류함수법을 근간으로 하는 홍수예경보시스템이 주요하천을 대상으로 운영되고 있다. 1961년 목촌릉황(木村俊晃)에 의하여 제안된 저류함수법은 저류함수를 기본식으로 이용하고 있다. 저류함수법에서는 유역을 유출역과 침투역으로 구분하고, 누가우량이 포화우량을 초과하기 전까지는 유출역에서만 유출이 발생하고, 포화우량을 초과한 후부터 침투역에서도 유출이 발생하는 것으로 가정하였고, 이때 유출역의 면적이 일정하므로 유출률은 일정한 것으로 가정하였다. 또한 유출역과 침투역의 유출량을 분리하여 계산하며, 이는 비선형저수지의 특성을 고려하면 불합리하다. 본 연구에서는 저류방정식과 연속방정식을 이용한 수정저류함수법을 제시하였으며, 유효우량은 SCS 초과우량산정방법을 이용하였다. 낙동강유역의 위천을 대상으로 수정저류함수법을 적용하였으며, Kimura 저류함수법에 비하여 첨두홍수량 산정에 개선된 결과를 보였으며, 매개변수의 감소로 적용성을 개선하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제40권7호
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• pp.523-532
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• 2007

1974년 한강홍수예보시스템을 구축한 이후로, 저류함수법을 근간으로 하는 홍수예보시스템이 주요하천을 대상으로 운영되고 있다. 1961년 목촌준황(木村俊晃)에 의하여 제안된 저류함수법은 저류함수를 기본식으로 이용하고 있다. 저류함수법에서는 유역을 유출역과 침투역으로 구분하고, 누가우량이 포화우량을 초과하기 전까지는 유출역에서만 유출이 발생하고, 포화우량을 초과한 후부터 침투역에서도 유출이 발생하는 것으로 가정하였고, 이때 유출역의 면적이 일정하므로 유출률은 일정한 것으로 가정하였다. 또한 유출역과 침투역의 유출량을 분리하여 계산하며, 이는 비선형저수지의 특성을 고려하면 불합리하다. 본 연구에서는 저류방정식과 연속방정식을 이용한 수정된 저류함수법을 제시하였으며, 유효우량은 SCS 초과우량산정방법을 이용하였다. 낙동강유역의 위천을 대상으로 수정된 저류함수법을 적용하였으며, 목촌준황(木村俊晃) 저류함수법에 비하여 첨두홍수량 산정에 개선된 결과를 보였으며, 매개변수의 감소로 적용성을 개선하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권6호
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• pp.501-511
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• 2014

일괄형 수문모형(Lumped Model)을 활용한 홍수 유출자료의 공간확장에 영향을 미치는 강우-유출모형의 초기조건과 입력자료의 영향에 대해 연구하였다. 강우-유출모형의 초기조건으로는 기저유량 정보의 모형모의에 대한 영향과 저류함수법의 포화우량($R_{sa}$)의 공간분포에 대한 분석을 실시하였으며, 강우-유출모형의 입력자료로서 강우정보의 영향을 자료의 유무에 관련한 과거자료의 조건을 중심으로 그 영향을 분석하였다. 이를 위해 충주댐유역을 선정하였으며, 충주댐 유역을 대규모유역으로 정하고 이를 기준으로 3개 중규모유역과 22개의 소유역으로 구분하였다. 영월1, 충주댐, 영월2의 수위관측소를 70년대 수문자료 유무에 따라 중심 수위관측소로 선정하였으며 이들을 개별적 중심축으로 삼고 1993년부터 2009년까지 30개의 홍수사상을 이용해 홍수유출자료 확장의 특성을 분석하였다. 관측유출을 직접유출과 기저유출로 분류하고 산정된 기저유출을 강우-유출모의에 적용하였다. 기저유출의 적용 유무 조건하에서 세 곳의 수위관측소를 중심으로 각각의 자료 확장성을 파악하였다. 기저유출을 고려한 모델 모의시 Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE) 값은 모델 모의 만족범위를 넘어서는 사상이 10% 이상 증가되었다. 강우에 대한 초기유출의 양을 결정하는 포화우량($R_{sa}$)의 분포는 세 곳 수위관측소의 유량값을 중심으로 중권역의 포화우량($R_{sa}$)을 최적화하는 경우, 중권역의 최적화된 포화우량($R_{sa}$) 값은 큰 차이를 보이지 않으며 포화우량($R_{sa}$) 분포가 강우사상과 유출량의 크기분포에 큰 영향을 받지 않았다. 홍수 유출자료의 강수자료 영향은 30개의 홍수사상 자료에서 자료의 이상치를 제외한 17개 홍수사상을 이용해 검증하였으며 강우자료가 많아질수록 오차 범위가 줄어듦을 보였다. 하지만, 전체 홍수사상의 규모에 비해 그 영향이 크지 않는 것으로 파악되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 1990년도 수공학논총 제32권
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• pp.49-52
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• 1990

강우강도가 큰 집중호우가 지표면에 도달하게 되면 강우량중 상당 부분이 수문학적 손실성분인 침수, 증발산, 차단 및 저류등으로 시간에 따라 분포된다. 이 가운데 지표면에 분포된 식생계 및 낙엽등에 의한 차단(canopy interception effect)과, 지표가 포화시의 증발산(wetted environmental evapotranspiration) 및 각종 저류, 즉 지표면 저류(depression storage), 지표토양층에의 저류(retention storage) 성분 등을 들 수 있으며 이들 각 손실성분은 직접유출로 나타나는 초과우량의 발생시간을 지체시켜 주는 역할을 하나 차단성분 및 저류성분은 시간이 경과함에 따라 결국은 증발산 또는 침투성분으로 흡수된다. 따라서 침투성분은 초과우량 추정에 매우 큰 영향을 줄 뿐 아니라 지표면 아래의 흙의 변형을 야기시키며, 중간유출 및 지하수유출에 기여 한다. 대부분의 호우사상은 강우초기에 강우강도가 지표 흙의 침수계수(hydraulic conductivity)보다 작기 때문에 모두 각 손실성분에 의해 손실되며, 강우강도가 점차 커져 침수능을 초과하면 지표면에 순간적으로 물이 고이게 되는데 이것을 지표심수(surface ponding)라하고, 강우시작부터 이 때까지가 침수시간(ponding time)이 된다. 이 지표침수가 나타나는 순간이 곧 직접유출 시작 시간으로 볼 수 있을 뿐 아니라, 침수시간은 지표면의 물수지면에서 볼 때 초기손실량 및 침수율 결정에 중요한 인자가 된다. 본 연구에서는 각 손실 성분별로 유역의 제반 특성을 고려하여 구한 매개변수로부터 시간에 대한 손실율을 결정하여 산지 하천유역에 발생하는 부정강우사상(unsteady rainfall)의 초과우량을 추정하는 모델을 유도하였다. 대상유역으로는 현재 건설부에서 수행하고 있는 국제수문개발계획(IHP) 대표시험유역 가운데 평창강 수계내의 장평유역으로서, 본 유역은 자기 우량계 및 자기 수위계가 운용되고 있고, 인접 대관령 측후소로부터 기상자료를 획득, 이용할 수 있는 비교적 분석에 양호한 조건을 지닌 유역이다. 모델의 유도 과정은 대상유역 식생계로 피복된 산지유역임으로, 식생차단 저류효과를 고려해서 지표면의 흙에 도달되는 순강우주상도를 얻고 이로부터 침수시간 및 침투율을 결정해서 초과우량을 산정하는 모델을 유도하였다. 강우 지속시간내 즉, 유역이 완전 포화시의 증발산율의 결정은 Morton 모델로부터, 침수시간 및 침투율 결정은 Green-Ampt 방정식을 부정강우사상에 적용할 수 있도록 수정된 모델을 사용하였으며, 분석에 이용된 호우는 1986 ~ 1987년도 발생된 호우사상 가운데 강우강도 및 총 강우량이 비교적 큰 7개 강우사상을 선정하였다. 각 호우사상별로 손실율울 지표면에서 물수지개념을 이용하여 계산하고 산술지상에 구성시킨 결과는 다음 그림과 같다. 이 그림에서 굵은 실선으로 나타낸 곡선(B. L. R)은 각 손실을 곡선을 시간축에 따라 산술평균한 대표손실율곡선이다. 이 대표손실율곡선은 역지수함수형으로서 곡선식의 유도는 회기분석을 이용하였다. 초과우량 주상도를 얻기 위하여 이 대표손실을 곡선을 관측 강우주상도에 적용시켜 본 결과 식생계에 의한 차단 저류율은 약 6mm/hr 정도인 것으로 나타났으며, 이로 인한 침수시간 지체효과는 1~3시간 정도로서 비교적 그 영향이 큼을 알았다. 또한 각 호우사상별 침수시간 계산 결과 그 변동이 큰 것으로 나타났는데 이는 초기 강우강도에 민감하기 때문인 것으로 판단되낟. 한편 유역 포화시의 증발산율은 우기의 기상자료를 이용하여 구한 결과 0.05 - 0.10 mm/hr 의 범위로서 이로 인한 강우손실량은 큰 의미가 없음을 알았다.

• 물과 미래
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• 제23권3호
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• pp.351-361
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• 1990

식생계로 피복되고 투수성 토양을 갖는 산지유역에서의 점유출량 결정을 위해 초과우량 추정모형을 유도하였다. 산림에 의한 canopy차단 및 풀, 낙엽, 농작물 등에 의한 지표피복차단저축을 고려하고, 유역 포화시의 증발산량을 계산하여 관측강우로부터 지표 흙에 도달되는 순강우량을 결정하였다. 부정강우사상에 적용할 수 있도록 수정된 Green-Ampt모형으로부터 침투율을 결정하여 초과우량을 산정하였고, IHP 대표시험유역 가운데 장평유역의 실제호우사상에 적용하여 손실율, 유출율 및 유출발생시간 등을 결정, 적용성 여부를 검토하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제31권2호
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• pp.167-176
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• 1998

급사면에 관측정, 텐시오메타, 트렌치 등의 시설을 설치하고 포화대의 형성 과정과 중간류의 유출특성을 관측하여 분석하였다. 사면의 토양이 건조한 때에 내린 강우(총강우량 103mm)에 의해 포화대는 사면 상부 관측정부터 형성되기 시작하여 강우 종료 수 시간 후에 사면 전체에 발달하였다. 이 포화대는 포화대 형성에 필요한 것보다 적은 양의 강우에 의해 형성되었고, 포화대내의 일부 깊이의 토양 수분이 불포화 상태이었기 때문에 포화대는 침투수가 일부 토양만을 포화시켜 형성된 것으로 판단된다. 이 포화대로부터 중간류는 포화대 형성 초기에 0∼40cm 깊이의 토양층을 통해 유출될 뿐 40∼80cm 깊이의 토양층을 통한 유출은 거의 없었다. 사면에 형성된 기존의 포화대의 수위는 강우에 빠르게 반응하며 중간류는 수위상승과 동시에 대부분 40∼80cm 깊이의 토양층을 통해 유출되기 시작하였다. 포화대의 최대 수위가 유사한 4개 강우의 40∼80cm 깊이의 토양층을 통한 중간류 유출률은 선행 강우량과 관계가 있었다.

• 물과 미래
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• 제24권1호
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• pp.109-117
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• 1991

포화-비포화 영역에서 transient흐름 해석을 위해 유체의 연속방정식과 Darcy 법칙으로부터 다공질 매체에서의 흐름 지배방정식을 유도하였다. 수치해는 가중잔차원리에 입각한 Galerkin 유한요소법으로 구하며, 시간도함수항에는 유한차분법을 적용하였다. 해석에서는 실제 자연상태에서 발생되는 부정호우자료를 이용하고 이때의 지표하 흐름 해석에 필요한 강우 주상도는 제 손실성분을 고려한 초과우량 추정모형으로부터 얻었다. 비포화 토양에서의 흐름을 고려하기 위해 투수계수, 압력수두 및 체적함수비의 상호 함수관계를 이용하였다. 모형은 대칭인 2차원으로서 비등방성, 이질 토층으로 구성하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.248-248
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• 2012

산사태나 토석류와 같은 산지재해가 빈발하고 인명과 재산의 피해가 증가함에 따라 적절한 대책이 시급하게 요구되고 있다. 이런 대책 중에서 신뢰도 높은 산지재해 예, 경보시스템을 구축하는 것은 매우 중요하다. 산림청에서는 산사태 예, 경보 발령을 위한 기준을 마련하고 있으나, 좀더 신뢰도 높은 기준을 필요로 한다고 생각된다. 본 연구에서는 강우분석을 통해서 우리나라의 자연사면에서 토석류, 산사태를 일으키는 강우의 특성을 파악하고, 나아가 산지토사재해 예, 경보시스템에 적절하게 활용될 수 있는 기준을 마련하고자 하였다. 이를 위해서 회귀분석, 판별분석을 적용하여 평가하였고, 보다 개선된 기준으로서 토양우량지수를 제시하였다. 토양우량지수는 강우에 의해 지반이 어느 정도 포화되어 있는가를 계산하여, 토사재해발생의 위험성을 나타낸 것이다. 본 연구에서는 2001년에서 2009년 사이에 충북 제천시 일대의 강우자료를 조사하여 탱크모델에 적용하여 각 탱크에서의 저류량을 계산하여 토양우량지수를 결정하였다. 세 개의 탱크 중에서 두 번째 탱크에서의 저류량 (S2)과 전체 탱크에서의 저류량 (TS)을 이용하여 상위에 랭크된 이력순위를 분석한 결과, S2에서는 산사태가 발생한 2009년 이력이 3번째 높은 수준으로 기록되며, 산사태 미발생의 2007년 강우는 5번째로 기록되었다. 그리고 TS의 경우 2009년 강우가 2002년에 이어 3번째 높은 수준으로 기록되었으며, 2007년 강우는 9번째로 기록되었다. 이러한 결과를 볼 때 토양우량지수의 이력순위는 산지토사재해의 발생을 잘 반영하는 것으로 나타났다. 또한 2011년 발생한 우면산 산사태를 대상으로 토양우량지수를 적용하여 예, 경보시스템의 적용가능성을 판단하였다.

• 물과 미래
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• 제28권6호
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• pp.229-236
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• 1995

강수의 물리과정에 입각한 호우모형이 전일권(1994)에 의하여 개발되었다. 본 논문에서 이를 수정하였다. 본는 연구 모형에서 구성한 주요 부분은 포화증기압, 구름두께, 운정기압에 관한 것이다. 기존 모형과 달리 본 연구 모형의 입력자료로써 위성에 의해 측정된 운정기온과 알베도를 사용하였다. 본 연구에서 기존의 포화증기압 방정식보다 현실에 가까운 방정식을 획득하였으며 기존 방정식의 단점을 해결하였다. 또한 운정기온과 운정기압 추정에 사용된 매개변수가 소거되었으며 계산시간도 단축되었다. 본 연구 모형을 전주지점의 호우사상에 적용하여 검증한 결과 모형의 출력인 총강우량과 강우 패턴이 실측치에 잘 부합되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 1991년도 수공학논총 제33권
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• pp.88-101
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• 1991

충주댐 및 소양강댐 유역에 대해 현재 한국수자원공사에서 개발 사용되고 있는 저류함수 유출모형에 최적화 기법을 적용하여 모형을 효율적으로 자동보정 하기위함이 본 연구의 목적이다. 최적화 기법으로는 다양한 조건하에서도 해의 안정성이 Gradient-Based 방법보다 우수한 직접 탐색법(Direct Search Method)의 하나인 Pattern-Search법으로 선정하였으며 목적함수로는 산정된 유출과 관측치의 편차의 제곱에 대한 누계치로 정의하였다. 합성유입량(Synthetic Inflow)을 이용한 민감도 분석에 의해 매개변수 5개(유역 저류상수 및 지체시간, 포화우량, 하도의 지체시간)를 결정변수로 선정하였다. 또한 실시간 모형의 보정을 위하여 최적화 모형의 수렴조건을 분석한 결과 P-S 법의 증분 감소횟수 2회가 합리적으로 나타났다. 본 모형을 충주댐 및 소양강댐의 과거 홍수사상에 대해 적용하였으며 댐지점에서 전체유역을 일괄 보정하는 방법과 댐 상류 수위국을 기준으로 나눈 중유역별로 일괄 보정하는 방법을 채택하여 분석하였다. 실시간 보정된 모형의 예측기능을 시험한 결과 상당한 오차발생의 여지가 충분하며 중유역별 매개변수의 보정은 대유역 일괄보정에 비해 예측에 따른 오차를 줄일 수 있는 방법의 하나이다. 또한 최적화 기법에 의한 매개변수의 자동 보정은 시행착오에 의한 수동보정의 경우보다 시간 및 노력면에서 효율적이며 보다 신뢰성 있는 보정을 실시 할 수 있다.